AZ31B鎂合金手機外殼沖壓工藝技術研究

高孝書

摘 要：針對AZ31B鎂合金手機外殼沖壓成形工藝進行研究，分析單個工藝參數對沖壓成形性能的影響，正交試驗確定多個工藝參數的優化組合。結果表明，采用正交優化后的工藝參數組合能顯著提高AZ31B鎂合金手機外殼的沖壓成形性能。

關鍵詞：AZ31B鎂合金；手機外殼；數值模擬

中圖分類號：TG389 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）25-0112-03

Abstract： The stamping process of AZ31B magnesium alloy mobile phone shell was studied. The influence of single process parameter on stamping performance was analyzed. The optimum combination of several process parameters was determined by orthogonal test. The results show that the stamping performance of AZ31B magnesium alloy mobile phone shell can be significantly improved by the combination of orthogonal optimization process parameters.

Keywords： AZ31B magnesium alloy； mobile phone shell； numerical simulation

1 單個工藝參數的影響分析

本文對凸模圓角半徑Rp=0.5，1，2，4，8mm的五組試樣進行沖壓成形研究，直壁圓角半徑Rc=6mm，壓邊力F=9800N，板材溫度Tb=250℃，凸模溫度Tp=100℃，凸模圓角半徑（Rp）越大，最大沖壓成形深度越大，鎂合金的沖壓成形性能越好[1]。凹模直壁圓角半徑Rc=1，3，5，7，9，11mm，在Rc=7mm時最大沖壓成形深度達到最大值。

當凸凹模間隙Z=0.8，0.88，0.96，1.04，1.12，1.2mm（1.0t，1.1t，1.2t，1.3t，1.4t，1.5t，t為板材厚度）的成形情況如圖1所示。當Z=0.8mm時，板材與模具間阻力很大，破裂集中在凹模圓角處；當Z=0.88mm時，沖壓成形深度最大，成形質量最好。當凸凹模間隙Z大于0.96mm時，板材的貼模性差，沖壓形狀不理想、成形精度不高，難以控制沖壓件外形尺寸誤差[2]。將板材、凸模、凹模、壓邊圈溫度分別設定為50，100，150，200，250，300，350℃。從圖2可見，當T0=250℃時鎂合金手機外殼達到最大沖壓成形深度。

沖壓速度v=0.1，1，5，10，20mm/s時沖壓成形情況如圖3所示，當沖壓速度v=0.1mm/s時，板材能夠完全進入沖壓模具，此時板材的沖壓性能最好，試驗和模擬得到的鎂合金最佳沖壓速度都是v=0.1mm/s。當v=1mm/s時，鎂合金板材的沖壓成形性能最差，板材未能完全進入沖壓模具，在沖壓成形初期就發生破裂。這是由于鎂合金板材的變形速度增加，流動應力增大，斷裂抗力受沖壓速率影響較小，使得板材在沖壓成形初期就發生破裂。當v>5mm/s時，隨著沖壓速度的增大，最大沖壓速度有所提高，但還是比v=0.1mm/s時的沖壓成形性能要差。在DEFORM[3]有限元模擬中，分別對比了摩擦系數為0.08、0.12、0.25、0.40、0.70的五組沖壓成形性能，結果如圖4所示，鎂合金的沖壓成形性能隨摩擦系數增大而降低。當壓邊力F=0，4900，9800，19600，29400N（0t，0.5t，1t，2t，3t）的五組壓邊力對鎂合金手機外殼沖壓成形性能的影響，結果如表1所示。

2 多個工藝參數組合的影響分析

上述單個參數的最優取值是在其他因素不變的情況下得出的，具有片面性和不完整性，而實際沖壓生產是多種因素相互影響、共同作用的結果，需要進行合理的組合方案試驗。本文采用最大沖壓成形深度作為正交試驗參考指標，正交試驗選用4因素4水平L16方案。試驗結果見表2，正交試驗結果分析見表3，因素與指標趨勢見圖5。

3 結束語

確定單個因素對AZ31B鎂合金手機外殼沖壓成形深度影響的主次順序為：凸模圓角半徑（A）、壓邊力（D）、凹模溫度（B）、凸模溫度（C）。對AZ31B鎂合金手機外殼沖壓成形深度影響較優的組合是：A4B4C3D1。當Rp=12mm（A4）、Tb=300℃（B4）、Tp=100℃（C3）、F=4900N（D1）時，最大沖壓成形深度為H=37.5mm，明顯優于此前試驗中的最大沖壓成形深度H=31mm。

參考文獻：

[1]李文娟.AZ31B鎂合金板材成形性能研究[D].濟南：山東大學，2012：3-20.

[2]高孝書，趙雪妮.AZ31B鎂合金筆記本外殼沖壓工藝技術研究[J].科技與創新，2018（07）：57-59.

[3]Scientific Forming Technologies Corporation. Overview of DEFORM [EB/OL]. DEFORM-3D Manual.